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【题目】氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。

1)海洋中的氮循环起始于氮的固定,其中属于固氮作用的一步是_______(填图中数字序号)。

2)下列关于海洋氮循环的说法正确的是__________(填字母序号)。

a.海洋中存在游离态的氮

b.海洋中的氮循环起始于氮的氧化

c.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与

d.向海洋排放含NO3-的废水会影响海洋中NH4+的含量

3)有氧时,在硝化细菌作用下,NH4+可实现过程④的转化,将过程④的离子方程式补充完整:

________NH4++ 5O2=2NO2-+ ________H++__________+__________

4)有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响,下表为对10 L人工海水样本的监测数据:

温度/℃

样本氨氮含量/mg

处理24 h

处理48 h

氨氮含量/mg

氨氮含量/mg

20

1008

838

788

25

1008

757

468

30

1008

798

600

40

1008

977

910

硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是_____________,在最佳反应温度时,48 h内去除氨氮反应的平均速率是____________mg·L-1·h-1

5)为了避免含氮废水对海洋氮循环系统的影响,需经处理后排放。右图是间接氧化工业废水中氨氮(NH4+)的示意图。

结合电极反应式简述间接氧化法去除氨氮的原理:_______________

若生成H2N2的物质的量之比为3:1,则处理后废水的pH___________(填增大不变减小),请简述理由:_______________

【答案】 ad 4 6 N2O 5H2O 25℃ 1.125 阳极反应为2Cl--2e-= Cl2↑;产生的Cl2氧化废水中的NH4+释放出N2 减小 电路中通过相同电量时,若生成n (H2):n (N2)=3:1,则阳极产生的H+比阴极消耗的H+

【解析】

1)氮的固定指将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程,其中属于固氮作用的一步是②,故答案为②;

2a.虽然氮气在水中的溶解度很小,根据图示海洋中存在少量游离态的氮,a正确;

b.铵根离子中N的化合价为-3价,海洋中的氮循环起始于氮的还原,b错误;

c.反硝化作用中N元素的化合价降低,被还原,氧气是常见的氧化剂,具有氧化性,c错误;

d.向海洋排放含NO3-的废水,经过反硝化作用,会提高海水中的氮气的含量,再经过氮的固定转化为NH4+,从而提高NH4+的含量,d正确;

故答案选ad

3)根据图示过程④中NH4+被氧化成NO2-N2O,反应中5molO2反应得到20mol电子,生成2molNO2-失去12mol电子,则生成N2O失去20mol-12mol=8mol电子,故生成的N2O物质的量为1mol,结合原子守恒、电荷守恒,配平得:4NH4++ 5O2=2NO2-+ 6H++ N2O + 5H2O,故答案为4NH4++ 5O2= 2NO2-+ 6H++ N2O + 5H2O

4)根据数据,硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是25℃,在最佳反应温度时,48 h内去除氨氮反应的平均速率==1.125mg·L-1·h-1,故答案为1.125

5)① 在对含氮废水进行电解时,阳极氯离子放电,生成氯气,氯气具有强氧化性,将废水中的NH4+氧化生成氮气放出,起到降低废水中的氨氮含量的作用,故答案为阳极反应为2Cl--2e-= Cl2;产生的Cl2氧化废水中的NH4+释放出N2

阳极反应式为2Cl--2e-= Cl23Cl2+2NH4+=6Cl-+N2+8H+,阴极反应式为2H++2e-=H2,电路中通过相同电量时,若生成n (H2)n (N2)=31,则阳极产生的H+比阴极消耗的H+多,处理后废水的pH将减小,故答案为减小;电路中通过相同电量时,若生成n (H2)n (N2)=3:1,则阳极产生的H+比阴极消耗的H+多。

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进行实验:

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步骤2:打开弹簧夹K1,关闭K2,打开分液漏斗活塞加入盐酸,将带火星的木条放在a处。

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